WO2010015593A2 - Method and device for producing energy, dme (dimethyl ether) and bio-silica using co<sb>2</sb>-neutral biogenic reactive and inert ingredients - Google Patents

Method and device for producing energy, dme (dimethyl ether) and bio-silica using co<sb>2</sb>-neutral biogenic reactive and inert ingredients Download PDF

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Definitions

  • the SPOT gasification combined process for expanding the spectrum of the biogenic feedstocks to those which, due to their natural consistency, form a reactive pyrolysis coke in the first, simultaneously proceeding step of the gasification reaction (allothermic or autothermic), and the processing of the biosynthesis gas produced in the SPOT gasification process or in the SPOT gasification process into dimethyl ether ( DME) using the modular process routes already described in the application via the isolated intermediate methanol or via the intermediate Forming but not isolated intermediate produced and the preferred use of this product within the INCOX100 process for highly efficient generation of electrical energy.
  • DME dimethyl ether
  • the gasification process integrates the theoretically and practically available, relevant gasification processes into a new process that, considering the highest standards of economic efficiency, allows all conceivable biogenic feedstocks to be gasified with maximum efficiency (mass conversion rates well above 90%).
  • thermal gasification processes has essentially produced three different types of gasifier, the entrained flow gasifier, the fixed bed gasifier and the fluidized bed gasifier.
  • gasification processes according to the source of Enthalpiestromes required for the gasification reaction m autothermal processes - the reaction enthalpy in the same process by reacting the feedstock to CO2 and H2O (combustion) is produced - or allothermal gasification processes, here is not required for the gasification Enthalpiestrome generated within the process, but spatially separated and supplied to the gasification process by convection, heat transfer (SPOT process) or radiation.
  • SPOT process convection, heat transfer
  • Literature for fluidized bed gasification which is part of this application, can be found in the following literature: Wolfgang Adlroch, Rheinbraun AG, Hisaaki Sumitomo Heavy Industries, Ltd., Joachim Wolff, Karsten Radtke (Speaker ), Krupp Uhde GmbH, Gasification Technology Conference, San Francisco, California, USA; October 8 - 11, 2000; Conference Proceedings.
  • Literature for circulating fluidized bed in the composite system which is a component of this application, can be taken from the following literature: "Decentralized generation of electricity and heat based on biomass gasification", R. Rauch, H. Hofbauer, lecture To für 2004.
  • the fluidized bed gasifiers can be subdivided into two processes: the circulating and the stationary
  • the biomass is gasified in a fluidized bed with steam as a reaction and fluidizing medium.
  • this is a stationary fluidized bed with two specially developed pulse burners, which allow an indirect heat input into the fluidized bed located in the reactor.
  • this method is referred to as a SPOT method.
  • Characteristic of the autothermal gasification is the lack of pronounced temperature and reaction zones.
  • the fluidized bed consists of an inert bed material. Thereby, a simultaneous execution of the individual partial reactions and a homogeneous temperature (about 800 0 C) can be ensured.
  • the process is technically feasible, it is characterized by a high efficiency.
  • the acquisition costs are among the aforementioned carburetor types.
  • the spectrum has been expanded to include biogenic feedstocks, which tend to form a reaction-bearing coke in the pyrolysis step of gasification.
  • the method is characterized in that the material discharged from the fluidized bed, a mixture of bed material, ash and pyrolysis coke, is fed directly or after screening and screening to separate off the carbon and fines of a second, autothermally operated stationary or expanded or circulating fluidized bed ,
  • the product gas, a CO-rich synthesis gas is added to the main gas stream before gas cooling, the coarse ash is returned to the allothermal gasifier of the SPOT gasification system, and the fine fraction - a high-quality biosilica raw material - is discharged.
  • the combined product gas from allothermic and autothermal gasification of pyrolysis coke fractions is subjected to dry dedusting, as in the main process, cooled and compressed in order to be fed as compacted biosynthesis gas to the other processes.
  • This gasifier is extended by a parallel gasification stage, in which the pyrolysis coke forming during the gasification reaction is converted to synthesis gas by means of steam and oxygen as gasification agent.
  • the entire gasification process is designed as a SPOT combined gasification process in such a way that the proportion of this autothermal gasification stage is minimized, which already requires economic efficiency.
  • the integration of this autothermal sub-process via the ash / Bettmaterialaustrag the allothermal stage and the consideration of the generated synthesis gas for the allothermally produced synthesis gas, so that the further synthesis gas treatment (cooling, etc.) and the treatment of the bed material done together.
  • This autothermal gasifier is an integral part of the SPOT combined gasification process.
  • the degrees of conversion of biogenic feedstocks which form as intermediate gasification (intermediate) inert pyrolysis coke, can be increased to values well above 95%. Due to their silicate content, the resulting ash forms an excellent high-quality bio-silica raw material.
  • This gasification process involves in situ desulfurization
  • Halogens by adsorption Patent Application 10 2007 004 294.0
  • the use of a single or multi-stage fine cleaning of multicyclone and sintered metal filter the use of a quencher in which by means of a non-aqueous washing liquid traces of condensable aliphatic and aromatic hydrocarbons are washed out.
  • the separated substances are converted by recirculation in the gasifier to synthesis gas and there is a gas cooling for the subsequent compressor stages.
  • This also close atmoshparisch operated gasifier is operated with oxygen / steam as a gasifying agent at temperatures up to about 1000 0 C.
  • the pyrolysis coke is reacted.
  • the product gas a CO-rich synthesis gas
  • the fine fraction a high-quality bio-silica raw material, is discharged.
  • This invention integrates the process routes shown in FIG. 1 for the production of chemicals and synthetic fuels, hydrogen and the generation of electrical or mechanical energy by combustion of the synthesis gas in the gas turbine, boilers, engines or the use z.
  • hydrogen in fuel cells as described in the patent application 10 2007 004 294.0 and the use of synthetic fuel, in particular the DME for the production of electricity in the INCOX100 process.
  • the present invention relates to the production of the synthetic fuel DME and the generation of electrical / mechanical energy in the context of the INCOXIOO process based on biogenic feedstocks and the biosynthesis gas produced in the SPOT gasification process and the SPOT gasification process also described in the present invention ,
  • the present application focuses on the DME fuels with very high yield and economy via the intermediate methanol. A yield of 41 tons per 100 tons of feedstock can be represented. The advantage of this process route over competing processes is simplicity, uniformity, and high yield product availability.
  • the use as a liquid gas replacement and as a chemical raw material is possible.
  • the DME is most suitable for use with INCOX100 (Internal Combustion Box), which is currently available in the two-stroke version up to a mechanical power of 100 MW / h.
  • INCOX100 Internal Combustion Box
  • the DME is also suitable for Four Stroke Combustion Engines. For completeness, the use in gas turbine and boiler is listed.
  • the SPOT combi-gasification process allows the use of an extraordinarily broad spectrum of biogenic feedstocks and extends the applicability of the as part of the invention underlying SPOT gasification process to reaction-inert biogenic feedstocks, which tend to form pyrolysis coke, which is inert in the allothermal gasification step of the SPOT Procedures by the limited here maximum gasification temperature insufficient to convert biosynthesis gas.
  • SPOT gasification process of the allothermal steam gasification with impulse burner is suitable for a wide variety of types of renewable resources, including SPOT's patented Power Greenies, to produce by chemical synthesis for the production of fuels, chemicals and as a feedstock for the production of Energy, combustion in boilers, gas turbines or heat engines with internal combustion suitable to convert ibid described bio-syngas to convert.
  • SPOT's patented Power Greenies to produce by chemical synthesis for the production of fuels, chemicals and as a feedstock for the production of Energy, combustion in boilers, gas turbines or heat engines with internal combustion suitable to convert ibid described bio-syngas to convert.
  • the applicability of the process is significantly extended by the SPOT combined gasification process developed for the first time.
  • the SPOT process makes it possible on a large scale to produce energy, fuels and chemical intermediates from renewable raw materials or biomass, which in turn is the starting material for the entire range of products produced today on the basis of petroleum chemistry.
  • the suggested process routes shown in the following description stand so exemplary for the possibilities, but are also the
  • Feedstocks are all renewable raw materials, which - and this is the only theoretical limitation - can be brought to residual moisture content of preferably below 35% mass with an energy cost that is significantly lower than the bound in substance, chemical energy or the corresponding calorific value. Due to the basic reaction conditions, the process is unsuitable for high-aqueous biomass containing only a small percentage by mass of solids (eg Gulle).
  • This conception therefore allows all energies required for production to be CO2-neutral - d. H. to be exported as a net C02 consumer by B. urea synthesis, by which the CO2 content of the synthesis gas is increased and this proportion of CO2 is reacted with produce.
  • the inventions described below deal with the SPOT combined gasification process and the switching of the process routes, which make it possible to use the biosynthesis gas of the spot gasifier for the production of energy, fuels and chemical products. These routes are characterized by the integrated use of the purge gas (essentially methane) as fuel for generating the heat of reaction of the gasification process in the SPOT gasification process, through energy efficiency and high material utilization of the feedstocks.
  • the purge gas essentially methane
  • Part of the invention is the use of the previously described, formed synthetic fuel DME for power generation in the context of the INCOXIOO process.
  • H2 as a feedstock for fuel cells or as a reactant for various chemical syntheses, for example ammonia synthesis and urea synthesis as a secondary product (fertilizer production), olefin syntheses, hydrogenating syntheses, etc.
  • Electricity i.e., mechanical or electrical energy from direct combustion of the biosynthesis gas and use in gas turbines or combustion in the Infernal Combustion Box
  • Electricity also generating mechanical energy and prioritized electric power
  • Bio-silica is an environmentally friendly, high-silica raw material derived from the gasification of biogenic agricultural by-products. Due to the high-quality chemical, mineralogical and physical properties, the silicon dioxide (SiO2) extracted from ash is needed as a necessary aid for the production of steel, ceramics, mortar or cement, fertilizer, paper, plastic, cosmetics etc. In the following, the already set forth in the patents, modular process routes are explained again.
  • the pre-compressed biosynthesis gas is adjusted as part of a clean gas CO shift process with respect to the molar fraction CO / H2 so that the optimum ratio for the further synthesis is achieved.
  • the CO shift is a partial flow shift.
  • the process integration allows the minimization of the partial flow to be converted in order to achieve the required gas composition.
  • the synthesis gas adjusted by means of its molar CO / H 2 ratio to the requirements of the subsequent synthesis is then subjected to a gas purification stage for separating the CO 2 content and various trace substances (for example sulfur components) acting as catalyst poisons, as described in the patent application 10 2007 004 294.0 shown gas purification stage shows.
  • This embodiment is exemplary of a number of possible process circuits that fulfill the functionality for reducing the CO2 to a tolerable for subsequent syntheses proportion and removal of trace substances occurring as catalyst poisons.
  • Fig. 11 the application is shown as a marine propulsion, here a two-stroke large engine, slow speed, speed range around 100 rpm.
  • a marine propulsion here a two-stroke large engine, slow speed, speed range around 100 rpm.
  • power plant are up to 1,000 MW / h unproblematic display.
  • exhaust gas utilization exhaust gas turbine and exhaust gas utilization with steam turbine
  • these machines achieve efficiencies well above 70%.
  • this combination proves to be the technically superior concept in the field of combined heat and power for the useful portion of low-temperature heat.
  • FIGS 1a-1c show an overview of the different process routes showing the production of DME and the use of this fuel for use in INCOX100 for power generation and as fuel for gas turbine, boiler and engine in general.
  • Fig. 3 shows the circuit variant supply of the pulse burner with fuel gas.
  • Fig. 4 shows an overview of dedusting, quenching, cooling and compaction.
  • FIG. 6 shows the overview of the use (or use) of the methanol produced from biosynthesis gas as an intermediate for the production of synthetic aliphatic hydrocarbons, the production of DME (dimethyl ether) as universal fuel and as a precursor for the synthesis of various chemical products.
  • DME dimethyl ether
  • Fig. 8 INCOX100 current in general
  • Fig. 9 INCOX100 specific performance data
  • Fig. 10 INCOX100 application as propulsion of ships
  • Fig. 11 INCOXlOO Excerpt as example Power generation stationary
  • the present application is an extension of this technology in order to be able to expand the spectrum of starting materials to biogenic starting materials, which tend to form a reaction coke in the pyrolysis step of the gasification.
  • the process is characterized in that the material discharged from the fluidized bed, a mixture of bed material, ash and pyrolysis coke, is fed directly to a second autothermally operated, stationary or expanded or circulating fluidized bed gasifier after screening and sifting to remove the carbon and fines is reacted in which with oxygen and steam as a gasification agent of the pyrolysis coke to synthesis gas.
  • This product gas a CO-rich synthesis gas, becomes the main gas stream from allothermal gasification before gas cooling added, the coarse fractions of the ashes in the allothermal carburetor of SPOT gasification system returned, the fines - a natural hunger - is discharged.
  • Fig. 2 the circuit of the two-stage SPOT gasification process is shown.
  • the following description is exemplary of the arrangement of a second gasification stage in parallel with a SPOT allothermal gasifier.
  • the choice of throughput and throughput ratio between allothermal gasification and autothermal gasification is free and depends on the specific conditions of use, i. H. from the biogenic input materials used.
  • the present invention does not impose restrictions on the flow rate ratio of the two gasification types.
  • the feedstock Power Greemes is the gasification system preferably m the first stage the allothermal SPOT carburetor with integrated process heat generation impulse burner abandoned (details see the aforementioned SPOT patent applications).
  • the resulting product gas, the biosynthesis gas is fed after rough dedusting in a gas cooling and a first fine dedusting to get over gas quenching and compression in the down stream processes.
  • the ash introduced with the feedstock is discharged together with unreacted pyrolysis coke, in the case of feedstocks with formation reaction pyrolysis coke, and sieved and / or sifted in the ash processing so that the carbon-rich (or the entire) fraction is transported to the second gasification stage of the gasification process becomes.
  • This stage which operates on the principle of the expanded or circulating fluidized bed, with oxygen / Steam as gasification medium at temperatures up to 1,500 0 C of the pyrolysis coke to a CO-rich (because of the low H2 content of the feedstock) synthesis gas implemented. It is part of the process of this coke, whose autothermal gasification at higher temperatures is the actual goal of this process stage, the original input materials, where necessary for reasons of gasification processes (mass and heat balance, minimum throughput), mix.
  • This second gasifier is operated with an inert bed, wherein the material must be selected to the gasification temperature significantly higher than the first stage, so under these conditions may not be subject to agglomeration, caking or sticking.
  • the distribution of the gasification agent takes place via the distribution system preserved from the SPOT allothermal stage, the return of the bed material from the expanded fluidized bed takes place via cyclone (high-loaded) with dynamic sealing on the solids side through a barrier section.
  • the product gas is supplied by way of example to the biosynthesis gas formed in the allothermal gasification and then used as a unit.
  • the separate use is also part of this present invention, but is of secondary interest for practical use.
  • the execution of the SPOT combined gasification process allows the use of the high-calorie off-gases, which are produced as residual gases or purge gases of cycles in the processes described below, as fuel for the impulse burner.
  • System pulse burner and integrated pilot burner
  • the result of this measure is the increase in the overall efficiency of the process steps and the optimal use of the renewable raw material used.
  • the high calorific off-gas is used to generate the necessary reaction heat of the gasification reactions.
  • the pulse burners and the integrated pilot burners are equipped for this purpose with several independent supply lines for the different fuel gases and exhaust gases.
  • the technical equipment allows for starting the normal operation of the gasification plant with bio-synthesis gas, natural gas and propane and the various exhaust gases of the subsequent processes.
  • the concept also allows starting with the help of bio-synthesis gas from the parallel carburettors, even with parallel carburettors.
  • DME dimethyl ether
  • the use of a mechanical gas cleaning and fine dedusting by means of multi-cyclone and sintered metal filter (Gaskonditi ⁇ ntechnik before compression of the biosynthesis gas) is provided. It is a compression of the biosynthesis gas and, in consequence of thermodynamic and mechanical requirements, the cooling of the product gas to a temperature range preferably below 100 0 C required. In this temperature range, condensable hydrocarbons present in traces in the biosynthesis gas condense, in particular during startup operation.
  • FIG. 7 shows an overview of the process route of DME production from biosynthesis gas.
  • the process routes each include the entire gas generation according to the SPOT process or the SPOT combined gasification process with the purification stages and the compression.
  • the biosynthesis gas is subjected to coarse desulphurisation after the compression stage at a pressure of about 20 bar a to remove traces of sulfur compounds (H 2 S e.a.).
  • the sulfur traces contained in the biosynthesis gas before this process are z. B. absorbed by contact with an iron chelate solution and catalytically oxidized to sulfur, and then for example in a special partial flow CO-shift - processes of a high-temperature CO shift - to be converted.
  • the molar ratio H2 / CO is set, after removal of the main portion of the CO2 content in a chemical washing process and a catalyst pot used to protect the catalyst (zinc oxide catalyst), the conditions for subsequent processes methanol synthesis and the subsequent process the DME synthesis met.
  • the purge gas is separated for equilibration, that is limiting the proportion of non-recyclable components, which is supplied after separation of the hydrogen content of the SPOT gasification process for generating the process heat.
  • INCOX100 is a process whose core piece is the Internal Combustion Box.
  • This Internal Combustion Box is a combustion unit with internal combustion, integrated combustion control and exhaust expansion.
  • This device is available with two- and four-stroke operation up to Outputs of 100 MW / h el. available.
  • Application of this technology in the field of power generation leads without problems by the technically available module capacity of 100 MW / h to possible power generation plants (INCOX100-power plants) of 1,000 MW / h and more.
  • Another essential aspect of the INCOXIOO process is the charging of the combustion air to achieve optimum efficiency of the engine, the achievement of a high, technically achievable internal pressure, which occurs during combustion at the beginning of the power stroke, the use of the energy of the flue gases after combustion by exhaust gas turbine (Expansion turbine, which once compresses the combustion air and uses the rest of the expansion work to drive a generator), and beyond the enthalpy of the combustion gases / flue gases) to use for steam generation.
  • heat and power coupling the extraction of heat for heating purposes.
  • This process achieves mechanical efficiencies well over 70% with the described exhaust gas utilization. With integrated heat and power coupling, this efficiency can be increased, at least theoretically, by more than 15 efficiency points.
  • This inventive concept with heat and power coupling is characterized by the high mechanical efficiency (thus indicating the very high electrical efficiency), which is a factor of two above the current power plants. It is the technical top concept in the field of combined heat and power, as the useful temperature / heat for heating purposes is lower, but does not have to be permanently removed.

Abstract

Method and devices for producing biosynthesis gases and/or synthetic fuels, in particular DME (dimethyl ether) and/or bio-silica using biogenic ingredients, comprising the steps of: allothermal gasification of the biogenic ingredients by way of pulsed burners for integrated production of process heat in a fluidized bed gasifier; gasification of inert pyrolysis coke from the first gasification step in a second parallel gasification step, which operates according to the principle of an expanded or circulating fluidized bed, using oxygen/steam as the gasification means; combining at least a portion of the gasification product from the two gasifiers for common downstream processing.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Energie, DME Method and device for producing energy, DME
(Dimethylether) und Bio-Silica unter Einsatz von CO2-neutralen biogenen reaktiven und reaktionsträgen Einsatzstoffen(Dimethyl ether) and bio-silica using CO2-neutral biogenic reactive and inert starting materials
Gebiet der Erfindung :Field of the invention:
Auf der Basis der als Patentanmeldungen 10 2007 004 294.0 / 10 2006 017 355.4 / 10 2006 039 622.7 / 10 2006 019 999.5 / 10 2006 017 353.8 von SPOT veröffentlichten Vergasungsverfahren wird in der folgenden Erfindung der SPOT-Kombi-Vergasungsprozess zur Erweiterung des Spektrums der biogenen Einsatzstoffe auf solche, die aufgrund xhrer naturlichen Konsistenz im ersten, simultan ablaufenden Schritt der Vergasungsreaktion (allotherm oder autotherm) einen reaktions tragen Pyrolysekoks bilden, beschrieben und die Verarbeitung des im SPOT-Vergasungsverfahren oder im SPOT-Kombi-Vergasungsprozess erzeugten Biosynthesegases zu Dimethylether (DME) unter Benutzung der schon in der Anmeldung beschriebenen modularen Prozessrouten über das isolierte Zwischenprodukt Methanol oder über das intermediär sich bildend, aber nicht isolierte Zwischenprodukt erzeugt sowie die bevorzugte Verwendung dieses Produktes innerhalb des INCOXlOO-Prozesses zur hocheffizienten Erzeugung von elektrischer Energie.On the basis of the gasification processes published by SPOT as patent applications, in the following invention, the SPOT gasification combined process for expanding the spectrum of the biogenic feedstocks to those which, due to their natural consistency, form a reactive pyrolysis coke in the first, simultaneously proceeding step of the gasification reaction (allothermic or autothermic), and the processing of the biosynthesis gas produced in the SPOT gasification process or in the SPOT gasification process into dimethyl ether ( DME) using the modular process routes already described in the application via the isolated intermediate methanol or via the intermediate Forming but not isolated intermediate produced and the preferred use of this product within the INCOX100 process for highly efficient generation of electrical energy.
Das Vergasungsverfahren integriert die theoretisch und praktisch verfugbaren, relevanten Vergasungsprozesse zu einem neuen Verfahren, das unter Beachtung höchster Ansprüche an die Wirtschaftlichkeit erlaubt, alle denkbaren biogenen Einsatzstoffe mit höchster Effizienz (Masseumsatzgrade deutlich über 90 %) zu vergasen.The gasification process integrates the theoretically and practically available, relevant gasification processes into a new process that, considering the highest standards of economic efficiency, allows all conceivable biogenic feedstocks to be gasified with maximum efficiency (mass conversion rates well above 90%).
Die Entwicklung thermischer Vergasungsverfahren hat im Wesentlichen drei unterschiedliche Vergasertypen hervorgebracht, den Flugstromvergaser, den Festbettvergaser und den Wirbelschichtvergaser . Darüber hinaus werden die Vergasungsprozesse nach der Quelle des für die Vergasungsreaktion benotigten Enthalpiestromes m autotherme Prozesse - hier wird die Reaktionsenthalpie im gleichen Prozess durch Umsetzung der Einsatzstoffe zu CO2 und H2O (Verbrennung) erzeugt - oder allotherme Vergasungsprozesse, hier wird der zur Vergasungsreaktion benotigten Enthalpiestrome nicht innerhalb des Prozesses erzeugt, sondern räumlich getrennt und durch Konvektion, Wärmeübergang (SPOT-Verfahren) oder Strahlung dem Vergasungsprozess zugeführt.The development of thermal gasification processes has essentially produced three different types of gasifier, the entrained flow gasifier, the fixed bed gasifier and the fluidized bed gasifier. In addition, the gasification processes according to the source of Enthalpiestromes required for the gasification reaction m autothermal processes - the reaction enthalpy in the same process by reacting the feedstock to CO2 and H2O (combustion) is produced - or allothermal gasification processes, here is not required for the gasification Enthalpiestrome generated within the process, but spatially separated and supplied to the gasification process by convection, heat transfer (SPOT process) or radiation.
Literatur für Wirbelschichtvergasung, die Bestandteil dieser Anmeldung ist, kann der folgenden Literatur entnommen werden: „High-Temperature Winkler Gasification of Municipal Solid Waste"; Wolfgang Adlhoch, Rheinbraun AG, Hisaaki Sumitomo Heavy Industries, Ltd.; Joachim Wolff, Karsten Radtke (Speaker), Krupp Uhde GmbH; Gasification Technology Conference; San Francisco, California, USA; Oktober 8 - 11, 2000; Conference Proceedings. Literatur für Zirkulierende Wirbelschicht im Verbundsystem, die Bestandteil dieser Anmeldung ist, kann der folgenden Literatur entnommen werden: „Dezentrale Strom- und Warmeerzeugung auf Basis Biomasse-Vergasung", R. Rauch, H. Hofbauer; Vortrag Um Leipzig 2004.Literature for fluidized bed gasification, which is part of this application, can be found in the following literature: Wolfgang Adlhoch, Rheinbraun AG, Hisaaki Sumitomo Heavy Industries, Ltd., Joachim Wolff, Karsten Radtke (Speaker ), Krupp Uhde GmbH, Gasification Technology Conference, San Francisco, California, USA; October 8 - 11, 2000; Conference Proceedings. Literature for circulating fluidized bed in the composite system, which is a component of this application, can be taken from the following literature: "Decentralized generation of electricity and heat based on biomass gasification", R. Rauch, H. Hofbauer, lecture To Leipzig 2004.
„Zirkulierende Wirbelschicht, Vergasung mit Luft, Operation Expenence with CfB-Technology for Waste Utilisation at a Cement Produktion Plant", R. Wirthwem, P. Scur, K. -F. Scharf, Rudersdorfer Zement GmbH; H. Hirschfelder - Lurgi Energie und Entsorgungs GmbH; 7th. International Conference on Circulatmg Fluidized Bed Technologies; Niagara Falls Mai 2002."Circulating fluidized bed, gasification with air, Operation Expenence with CfB Technology for Waste Utilization at a Cement Production Plant", R. Wirthwem, P. Scur, K. -F. Scharf, Rudersdorfer Zement GmbH, H. Hirschfelder - Lurgi Energy and Entsorgungs GmbH; 7th International Conference on Circulation Fluidized Bed Technologies, Niagara Falls May 2002.
Die SPOT-Entwicklungen beschranken den Reaktionsdruck des Vergasungsprozesses auf den Bereich niedriger Drucke, weil durch die reaktionskinetischen Besonderheiten des Vergasungsprozesses die Raumzeitausbeute der Hauptprozessapparate vom Druck nahezu unabhängig sind, so dass die Anwendung des Druckes nicht die dem technischen Aufwand einer Druckvergasung angemessenen Nutzen erbringt. Die in der Literatur berichteten mehrstufigen Verfahren, bei denen es sich im wesentlichen (Carbo V, Forschungszentrum Karlsruhe) um den aus der Kohlestaub- und Schweröl-Vergasung bekannten Flugstromvergaser mit vorgeschalteter Pyrolysestufe handelt, erscheinen aus technischen und wirtschaftlichen Gründen vollkommen ungeeignet für kommerzielle Prozesse zur Vergasung von biogenen Einsatzstoffen.The SPOT developments limit the reaction pressure of the gasification process to the low pressure range, because the reaction kinetic characteristics of the gasification process make the space-time yield of the main process apparatus virtually independent of pressure, so that the application of the pressure does not provide the benefit appropriate to the technical requirements of pressure gasification. The reported in the literature multi-stage process, which is essentially (Carbo V, Research Center Karlsruhe) known from the pulverized coal and heavy oil gasification entrained flow gasifier with upstream pyrolysis, appear for technical and economic reasons, completely unsuitable for commercial processes Gasification of biogenic feedstocks.
Die Wirbelschichtvergaser lassen sich m zwei Verfahren unterteilen: den zirkulierenden und den stationärenThe fluidized bed gasifiers can be subdivided into two processes: the circulating and the stationary
Wirbelschichtvergaser.Fluidized bed gasifier.
In Gussing (Osterreich) wurde Anfang 2002 eine allotherme, zirkulierende Wirbelschicht-Vergasungsanlage m Betrieb genommen. Die Biomasse wird in einer Wirbelschicht mit Dampf als Oxidationsmittel vergast. Zur Warmebereitstellung für den Vergasungsprozess wird ein Teil der in der Wirbelschicht entstehenden Holzkohle in einer zweiten Wirbelschicht verbrannt. Durch die Vergasung unter Dampf wird ein Produktgas erzeugt. Nachteilig wirken sich die hohen Anschaffungskosten der Anlagentechnik und ein überhöhter Aufwand für die Prozessregelung aus.In Gussing (Austria), an allothermal, circulating fluidized bed gasification plant was commissioned in early 2002. The biomass is in a fluidized bed with steam as Oxidizing agent gassed. To provide heat for the gasification process, part of the charcoal produced in the fluidized bed is burned in a second fluidized bed. The gasification under steam produces a product gas. Disadvantageous are the high initial costs of the system technology and an excessive effort for the process control.
Der Anmelder hat zur Überwindung der Probleme des Standes der Technik bereits einige Anmeldungen auf dem Gebiet hinterlegt, deren Offenbarungsgehalt Bestandteil dieser Anmeldung ist. Bei diesen Anmeldungen handelt es sich um die 10 2006 017 353.8; 10 2006 017 355.4; 10 2006 019 999.5; 10 2006 022 265.2; 10 2006 039 622.7.In order to overcome the problems of the prior art, the Applicant has already filed a number of applications in the field, the disclosure content of which is part of this application. These applications are 10 2006 017 353.8; 10 2006 017 355.4; 10 2006 019 999.5; 10 2006 022 265.2; 10 2006 039 622.7.
Aus diesen Anmeldungen ist bekannt, dass die Biomasse in einer Wirbelschicht mit Dampf als Reaktions- und Fluidisiermedium vergast wird. Allerdings handelt es sich hier um eine stationäre Wirbelschicht mit zwei eigens entwickelten Impulsbrennern, die einen indirekten Warmeeintrag in das im Reaktor befindliche Wirbelbett ermöglichen. Im Folgenden wird dieses Verfahren als SPOT-Verfahren bezeichnet.From these applications it is known that the biomass is gasified in a fluidized bed with steam as a reaction and fluidizing medium. However, this is a stationary fluidized bed with two specially developed pulse burners, which allow an indirect heat input into the fluidized bed located in the reactor. Hereinafter, this method is referred to as a SPOT method.
Charakteristisch für die autotherme Vergasung ist das Fehlen ausgeprägter Temperatur- und Reaktionszonen. Die Wirbelschicht besteht aus einem inertem Bettmaterial. Dadurch werden ein gleichzeitiger Ablauf der einzelnen Teilreaktionen und eine homogene Temperatur (ca. 8000C) gewahrleistet. Das Verfahren ist technisch umsetzbar, es zeichnet sich durch eine hohe Wirtschaftlichkeit aus. Die Anschaffungskosten liegen unter den vorgenannten Vergasertypen. Der SPOT-Kombx-VergasungsprozessCharacteristic of the autothermal gasification is the lack of pronounced temperature and reaction zones. The fluidized bed consists of an inert bed material. Thereby, a simultaneous execution of the individual partial reactions and a homogeneous temperature (about 800 0 C) can be ensured. The process is technically feasible, it is characterized by a high efficiency. The acquisition costs are among the aforementioned carburetor types. The SPOT Kombx gasification process
Das Spektrum wurde um biogene Einsatzstoffe erweitert, die zur Bildung eines reaktionstragen Kokses im Pyrolyseschritt der Vergasung neigen. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das aus der Wirbelschicht ausgetragene Material, eine Mischung aus Bettmaterial , Asche und Pyrolysekoks, direkt oder nach Siebung und Sichtung zur Abtrennung des Kohlenstoffes und der Feinanteile einer zweiten, autotherm betriebenen stationären oder expandierten oder zirkulierenden Wirbelschicht zugeführt wird. Das Produktgas, ein CO-reiches Synthesegas, wird vor der Gaskühlung dem Hauptgasstrom beigemischt, die Grobanteile der Asche in den allothermen Vergaser des SPOT-Vergasungssystems zurückgeführt, der Feinanteil - ein hochwertiger Bio-Silica- Rohstoff - ausgeschleust.The spectrum has been expanded to include biogenic feedstocks, which tend to form a reaction-bearing coke in the pyrolysis step of gasification. The method is characterized in that the material discharged from the fluidized bed, a mixture of bed material, ash and pyrolysis coke, is fed directly or after screening and screening to separate off the carbon and fines of a second, autothermally operated stationary or expanded or circulating fluidized bed , The product gas, a CO-rich synthesis gas, is added to the main gas stream before gas cooling, the coarse ash is returned to the allothermal gasifier of the SPOT gasification system, and the fine fraction - a high-quality biosilica raw material - is discharged.
Das vereinigte Produktgas aus allothermer und autothermer Vergasung von Pyrolysekoksanteilen wird wie im Hauptverfahren einer trockenen Entstaubung unterzogen, gekühlt und verdichtet, um als verdichtetes Biosynthesegas den weiteren Prozessen zugeführt zu werden.The combined product gas from allothermic and autothermal gasification of pyrolysis coke fractions is subjected to dry dedusting, as in the main process, cooled and compressed in order to be fed as compacted biosynthesis gas to the other processes.
Verfahrenmethod
Als Ergebnis bleibt festzuhalten, dass über die Prozessrouten SPOT-Vergasung mittels SPOT-Vergasungsverfahren und/oder SPOT- Kombi-Vergasungsprozess ein Synthesegas aus biogenen Einsatzstoffen verfugbar ist, aus dem in selektiver Synthese über verschiedene Prozessstufen m hoher Ausbeute der synthetische Treibstoff DME (Dimethylether) hergestellt wird; so lassen sich aus 100 to Einsatzstoff bis zu 41 to synthetischer Treibstoff (DME) erzeugen. Das erfindungsgemaße Verfahren basiert auf den eingangs erwähnten Patentanmeldungen, einem allothermen Wirbelschicht- vergasungsverfahren mit speziellem Impulsbrenner zur Erzeugung der für die Vergasungsreaktion benotigten Reaktionswarme, vorgesehen zum Einsatz von Eigengas oder sogenannten Off-Gasen aus den Weiterverarbeitungsprozessen des Biosynthesegases zu den Endprodukten .As a result, it should be noted that via the process routes SPOT gasification by means of SPOT gasification process and / or SPOT combination gasification process a synthesis gas from biogenic feedstocks is available from which in selective synthesis via various process stages m high yield of synthetic fuel DME (dimethyl ether) will be produced; 100 tons of feedstock can be used to produce up to 41 tons of synthetic fuel (DME). The inventive method is based on the above-mentioned patent applications, an allothermal fluidized bed gasification process with special impulse burner for generating the required for the gasification reaction heat, intended for use of gas or so-called off-gases from the further processing of the biosynthetic gas to the final products.
Dieser Vergaser wird um eine parallel arbeitende Vergasungsstufe erweitert, in der der sich wahrend der Vergasungsreaktion bildende Pyrolysekoks zu Synthesegas mittels Dampf und Sauerstoff als Vergasungsmittel umgesetzt wird. Der gesamte Vergasungsprozess ist als SPOT-Kombi-Vergasungsprozess dabei so ausgelegt, dass der Anteil dieser autothermen Vergasungsstufe minimiert wird, was schon die Wirtschaftlichkeit erfordert. Die Einbindung dieses autothermen Teilprozesses erfolgt über den Asche-/Bettmaterialaustrag der allothermen Stufe und die Berücksichtigung des erzeugten Synthesegases für das allotherm erzeugte Synthesegas, so dass die weitere Synthesegas- Aufbereitung (Kühlung etc.) und die Behandlung des Bettmaterials gemeinsam erfolgen. Dieser autotherme Vergaser ist integraler Bestandteil des SPOT-Kombi-Vergasungsprozesses .This gasifier is extended by a parallel gasification stage, in which the pyrolysis coke forming during the gasification reaction is converted to synthesis gas by means of steam and oxygen as gasification agent. The entire gasification process is designed as a SPOT combined gasification process in such a way that the proportion of this autothermal gasification stage is minimized, which already requires economic efficiency. The integration of this autothermal sub-process via the ash / Bettmaterialaustrag the allothermal stage and the consideration of the generated synthesis gas for the allothermally produced synthesis gas, so that the further synthesis gas treatment (cooling, etc.) and the treatment of the bed material done together. This autothermal gasifier is an integral part of the SPOT combined gasification process.
Mit dieser Anordnung lassen sich die Umsetzungsgrade von biogenen Einsatzstoffen, die als Vergasungszwischenstufe (intermediär) reaktionstragen Pyrolysekoks bilden, auf Werte deutlich über 95 % anheben. Die anfallenden Aschen bilden damit wegen ihres Silikatgehaltes einen ausgezeichneten hochwertigen Bio-Silica-Rohstoff .With this arrangement, the degrees of conversion of biogenic feedstocks, which form as intermediate gasification (intermediate) inert pyrolysis coke, can be increased to values well above 95%. Due to their silicate content, the resulting ash forms an excellent high-quality bio-silica raw material.
Dieser Vergasungsprozess umfasst die In-Situ-EntschwefelungThis gasification process involves in situ desulfurization
(Patentanmeldung 10 2007 004 294.0), die Heißgas-Reinigung(Patent Application 10 2007 004 294.0), the hot gas cleaning
(Patentanmeldung 10 2006 017 353.8), die Entfernung von(Patent Application 10 2006 017 353.8), the removal of
Halogenen durch Adsorption (Patentanmeldung 10 2007 004 294.0), den Einsatz einer ein- oder mehrstufigen Feinreinigung aus Multizyklon und Sintermetallfilter, der Einsatz einer Quenche, in der mittels einer nicht wassrigen Waschflussigkeit Spuren von kondensierbaren aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen ausgewaschen werden. Die abgeschiedenen Substanzen werden durch Rückführung im Vergaser zu Synthesegas umgesetzt und es erfolgt eine Gaskühlung für die nachfolgenden Verdichterstufen .Halogens by adsorption (Patent Application 10 2007 004 294.0), the use of a single or multi-stage fine cleaning of multicyclone and sintered metal filter, the use of a quencher in which by means of a non-aqueous washing liquid traces of condensable aliphatic and aromatic hydrocarbons are washed out. The separated substances are converted by recirculation in the gasifier to synthesis gas and there is a gas cooling for the subsequent compressor stages.
Für den Einsatz biogener Vergasungsstoffe, die zur Bildung eines reaktionstragen Kokses im Pyrolyseschritt der Vergasung neigen, wird der aus dem Wirbelbett des SPOT allothermen Vergasers zyklisch abgezogene Massestrom - eine Mischung aus Bettmaterial, Asche der Einsatzstoffe und Pyrolysekoks - direkt oder nach Siebung und Sichtung zur Abtrennung des Kohlenstoffes und der in einem zweiten Vergasungsschritt eine nach dem Prinzip der zirkulierenden Wirbelschicht arbeitenden autothermen Vergasers gefordert. Dieser ebenfalls nahe atmoshparisch betriebene Vergaser wird mit Sauerstoff/Dampf als Vergasungsmittel bei Temperaturen bis über 1.0000C betrieben. Hier wird der Pyrolysekoks umgesetzt. Das Produktgas, ein CO-reiches Synthesegas, wird vor der Gaskühlung dem Hauptgasstrom beigemischt, die Grobanteile der Asche werden dem allothermen Vergaser des SPOT-Vergasungssystems zugeführt. Der Feinanteil, ein hochwertiger Bio-Silica-Rohstoff , wird ausgeschleust.For the use of biogenic gasification substances which tend to form a reaction coke in the pyrolysis step of the gasification, the cyclically withdrawn from the fluidized bed of the SPOT allothermal gasifier mass flow - a mixture of bed material, ash of the feedstock and pyrolysis coke - directly or after screening and screening for separation of the carbon and in a second gasification step an operating according to the principle of the circulating fluidized bed autothermal gasifier required. This also close atmoshparisch operated gasifier is operated with oxygen / steam as a gasifying agent at temperatures up to about 1000 0 C. Here the pyrolysis coke is reacted. The product gas, a CO-rich synthesis gas, is mixed with the main gas stream before the gas is cooled, and the coarse ash is fed to the allothermal gasifier of the SPOT gasification system. The fine fraction, a high-quality bio-silica raw material, is discharged.
Diese Erfindung integriert die Prozessrouten entsprechend Fig. 1 zur Erzeugung von Chemikalien und synthetischen Treibstoffen, Wasserstoff und der Erzeugung von elektrischer oder mechanischer Energie durch Verbrennung des Synthesegases in Gasturbine, Kessel, Motore oder den Einsatz z. B. des Wasserstoffes in Brennstoffzellen, wie in der Patentanmeldung 10 2007 004 294.0 beschrieben sowie den Einsatz von synthetischem Treibstoff, insbesondere des DME zur Erzeugung von Strom im INCOXlOO- Verfahren .This invention integrates the process routes shown in FIG. 1 for the production of chemicals and synthetic fuels, hydrogen and the generation of electrical or mechanical energy by combustion of the synthesis gas in the gas turbine, boilers, engines or the use z. As the hydrogen in fuel cells, as described in the patent application 10 2007 004 294.0 and the use of synthetic fuel, in particular the DME for the production of electricity in the INCOX100 process.
Überblick über die Erfindung:Overview of the invention:
Die vorliegende Erfindung hat die Erzeugung von dem synthetischen Treibstoff DME und der Erzeugung elektrischer/ mechanischer Energie im Rahmen des INCOXIOO-Prozesses auf Basis biogener Einsatzstoffe und dem im SPOT-Vergasungsverfahren und dem ebenfalls in vorliegender Erfindung beschriebenen SPOT- Kombi-Vergasungsprozess erzeugten Biosynthesegas zum Gegenstand. Die vorliegende Anmeldung legt den Schwerpunkt bei den Treibstoffen auf das DME mit sehr hoher Ausbeute und Wirtschaftlichkeit über die Zwischenstufe Methanol. Eine Ausbeute von 41 to pro 100 to Einsatzmaterial ist darstellbar. Der Vorteil dieser Prozessroute liegt gegenüber konkurrierenden Prozessen in der Einfachheit, dem einheitlichen und mit hoher Ausbeute verfugbaren Produkt. Neben dem Einsatz als Treibstoff ist die Verwendung als Flüssiggas Ersatz und als chemischer Rohstoff möglich.The present invention relates to the production of the synthetic fuel DME and the generation of electrical / mechanical energy in the context of the INCOXIOO process based on biogenic feedstocks and the biosynthesis gas produced in the SPOT gasification process and the SPOT gasification process also described in the present invention , The present application focuses on the DME fuels with very high yield and economy via the intermediate methanol. A yield of 41 tons per 100 tons of feedstock can be represented. The advantage of this process route over competing processes is simplicity, uniformity, and high yield product availability. In addition to use as a fuel, the use as a liquid gas replacement and as a chemical raw material is possible.
Das DME eignet sich vorzuglich zum Einsatz für INCOX100 (Internal Combustion Box), das in der Zweitakt-Ausfuhrung derzeit bis zu einer mechanischen Leistung von 100 MW/h zur Verfugung steht. Die Anwendung dieser Technologie im Bereich der Stromerzeugung, aggregierte Leistungen bis 1.000 MW/h sind in einem Kraftwerk ohne Probleme möglich, und für den Einsatz zum Antrieb von Schiffen ist naheliegend. Grundsätzlich geeignet ist das DME auch für Four Stroke Combustion Engines. Der Vollständigkeit halber ist der Einsatz in Gasturbine und Kessel aufgeführt . Der SPOT-Kombi-Vergasungsprozess erlaubt den Einsatz eines außerordentlich breiten Spektrums biogener Einsatzstoffe und erweitert die Einsetzbarkeit des als Teil der Erfindung zu Grunde liegenden SPOT-Vergasungsverfahrens auf reaktionstrage biogene Einsatzstoffe, die intermediär zur Bildung reaktionstragen Pyrolysekokses neigen, der sich im allothermen Vergasungsschritt des SPOT-Verfahrens durch die hier begrenzte maximale Vergasungstemperatur nur unzureichend zu Biosynthesegas umsetzen lasst.The DME is most suitable for use with INCOX100 (Internal Combustion Box), which is currently available in the two-stroke version up to a mechanical power of 100 MW / h. The application of this technology in the field of power generation, aggregated power up to 1,000 MW / h are possible in a power plant without any problems, and for use for propulsion of ships is obvious. Basically, the DME is also suitable for Four Stroke Combustion Engines. For completeness, the use in gas turbine and boiler is listed. The SPOT combi-gasification process allows the use of an extraordinarily broad spectrum of biogenic feedstocks and extends the applicability of the as part of the invention underlying SPOT gasification process to reaction-inert biogenic feedstocks, which tend to form pyrolysis coke, which is inert in the allothermal gasification step of the SPOT Procedures by the limited here maximum gasification temperature insufficient to convert biosynthesis gas.
Die Vergasung des gesamten Spektrums möglicher biogener Einsatzstoffe, auch die zur Erzeugung des Biosynthesegases und seiner Folgeprodukte einen reaktionstragen Pyrolysekoks bildenden, ist die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe. Gelost wird diese Aufgabe durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.The gasification of the entire spectrum of possible biogenic starting materials, including those forming an inert pyrolysis coke for producing the biosynthesis gas and its secondary products, is the object underlying the invention. This object is achieved by a method and a device having the features of the independent claims.
Das zu Grunde liegende SPOT-Vergasungsverfahren der allothermen Wasserdampfvergasung mit Impulsbrenner ist für die unterschiedlichsten Typen von nachwachsenden Rohstoffen geeignet, unter anderem für die von SPOT patentierten Power Greenies, um durch chemische Synthese zur Herstellung von Treibstoffen, Chemie-Produkten und als Einsatzstoff zur Erzeugung von Energie, Verbrennung in Kesseln, Gasturbinen oder Wärmekraftmaschinen mit innerer Verbrennung geeignetes ebenda beschriebenes Bio-Synthesegas zu konvertieren. Die Einsetzbarkeit des Verfahrens wird durch den erstmalig entwickelten SPOT-Kombi-Vergasungsprozess wesentlich erweitert.The underlying SPOT gasification process of the allothermal steam gasification with impulse burner is suitable for a wide variety of types of renewable resources, including SPOT's patented Power Greenies, to produce by chemical synthesis for the production of fuels, chemicals and as a feedstock for the production of Energy, combustion in boilers, gas turbines or heat engines with internal combustion suitable to convert ibid described bio-syngas to convert. The applicability of the process is significantly extended by the SPOT combined gasification process developed for the first time.
Das SPOT-Verfahren erlaubt in großem Stil, aus nachwachsenden Rohstoffen bzw. Biomassen Energie, Treibstoffe und chemische Zwischenprodukte zu erzeugen, die ihrerseits wiederum Ausgangssubstanz für die gesamte Palette der heute auf der Basis der Erdolchemie hergestellten Produkte ist. Die in der folgenden Beschreibung aufgezeigten, vorgeschlagenen Prozessrouten stehen damit exemplarisch für die Möglichkeiten, sind aber auch dieThe SPOT process makes it possible on a large scale to produce energy, fuels and chemical intermediates from renewable raw materials or biomass, which in turn is the starting material for the entire range of products produced today on the basis of petroleum chemistry. The suggested process routes shown in the following description stand so exemplary for the possibilities, but are also the
Schlusselprozesse, die die Schnittstelle zwischen den erneuerbaren Ressourcen und den weiteren chemischen Prozesse auf der Grundlage eines geschlossenen Kreislaufes bilden.Key processes that form the interface between renewable resources and other chemical processes based on a closed cycle.
Einsatzstoffe sind alle nachwachsenden Rohstoffe, die sich - und das ist die einzige theoretische Einschränkung - auf Restfeuchtgehalte von vorzugsweise unter 35 % Masse bringen lassen mit einem energetischen Aufwand, der deutlich geringer ist als die in Substanz gebundene, chemische Energie oder der entsprechende Brennwert. Ungeeignet ist der Prozess damit, bedingt durch die grundsatzlichen Reaktionsbedingungen, für stark wassrige und nur wenig Masseprozent an Feststoffen enthaltenden Biomassen (z. B. Gulle) .Feedstocks are all renewable raw materials, which - and this is the only theoretical limitation - can be brought to residual moisture content of preferably below 35% mass with an energy cost that is significantly lower than the bound in substance, chemical energy or the corresponding calorific value. Due to the basic reaction conditions, the process is unsuitable for high-aqueous biomass containing only a small percentage by mass of solids (eg Gulle).
Die Ausfuhrung der Vergasung mit zwei Vergasungsstufen erlaubt, Einsatzstoffe, die sehr reaktionstragen Pyrolysekoks bilden, einzusetzen .The execution of the gasification with two gasification stages allows to use feedstocks which form very inert pyrolysis coke.
Nebenprodukte und regenerative Biomassen, Power Greenies, Futtermittel, auch Abfalle aus der Landwirtschaft oder Nahrungsmittelindustrie, Holz aller Sorten und Arten lassen sich mit diesem Prozess in erweitertem Rahmen (die spezifischen Anpassungen z. B. der Einsatzstoffaufbereitung und des Eintrages in den Vergasungsreaktor und des Bettmanagements sind marginal) zu einem umfänglich einsetzbaren Zwischenprodukt umsetzen. Die Durchfuhrung des Vergasungsverfahrens als allothermer Vergasungsprozess in Verbindung mit dem SPOT-Kombi- Vergasungsprozess erlaubt darüber hinaus höchst effizient ein Synthesegas zu erzeugen, das ansonsten nur durch Vergasung mittels Sauerstoff zur Verfugung steht. Letzterer Weg fuhrt über die technisch aufwendige, energetisch durch die thermodynamischen Umwandlungsprozesse wirkungsarmen Erzeugung von elektrischer Energie und der anschließenden Produktion von Sauerstoff . Der Einsatz der Teilstromvergasung, d. h. des im allothermen Vergaser nicht ausreichend umgesetzten Pyrolysekokses ändert diese Aussage nicht grundlegend.By-products and regenerative biomass, power greenies, animal feed, as well as waste from agriculture or food industry, wood of all varieties and species can be extended with this process (the specific adaptations eg of feed preparation and entry into the gasification reactor and bed management are marginal) to convert a circumferentially usable intermediate. Moreover, carrying out the gasification process as an allothermal gasification process in combination with the SPOT combined gasification process makes it extremely efficient to produce a syngas that is otherwise available only by gasification with oxygen. The latter path leads over the technically complex, energetically by the thermodynamic conversion processes low-emission generation of electrical energy and the subsequent production of oxygen. The use of the partial flow gasification, ie the pyrolysis coke which is not sufficiently converted in the allothermal gasifier, does not fundamentally alter this statement.
Diese Konzeption erlaubt somit alle zur Produktion benotigten Energien CO2-neutral - d. h. als Netto C02-Verbraucher auszufuhren durch z. B. HarnstoffSynthese, durch die der CO2- Anteil des Synthesegases erhöht und dieser Anteil an CO2 mit umgesetzt wird, herzustellen.This conception therefore allows all energies required for production to be CO2-neutral - d. H. to be exported as a net C02 consumer by B. urea synthesis, by which the CO2 content of the synthesis gas is increased and this proportion of CO2 is reacted with produce.
Die im Folgenden beschriebenen Erfindungen beschäftigen sich mit dem SPOT-Kombi-Vergasungsprozess und der Schaltung der Prozessrouten, die es erlauben, das Bio-Synthesegas des Spot- Vergasers zur Erzeugung von Energie, Treibstoffen und chemischen Produkten einzusetzen. Diese Routen zeichnen sich aus durch die integrierte Nutzung des Purge-Gases (im wesentlichen Methan) als Brennstoff zur Erzeugung der Reaktionswarme des Vergasungsprozesses im SPOT-Vergasungsverfahren, durch energetische Effizienz und hohe stoffliche Nutzung der Einsatzstoffe. Teil der Erfindung ist der Einsatz des vorweg beschriebenen, gebildeten synthetischen Treibstoffes DME zur Stromerzeugung im Rahmen des INCOXIOO-Prozesses .The inventions described below deal with the SPOT combined gasification process and the switching of the process routes, which make it possible to use the biosynthesis gas of the spot gasifier for the production of energy, fuels and chemical products. These routes are characterized by the integrated use of the purge gas (essentially methane) as fuel for generating the heat of reaction of the gasification process in the SPOT gasification process, through energy efficiency and high material utilization of the feedstocks. Part of the invention is the use of the previously described, formed synthetic fuel DME for power generation in the context of the INCOXIOO process.
Im Einzelnen werden folgende Punkte betrachtet :In detail, the following points are considered:
1. SPOT-Kombi-Vergasungsprozess1. SPOT combined gasification process
2. Einsatz von Off. Purge und anderen in den Down-Stream- Prozessen entstehenden brennfahigen Gasen zur Erzeugung der Prozesswarme der Vergasungsreaktion m den Impulsbrennern des allothermen SPOT-Vergasungsprozess2. Use of Off. Purge and other combustible gases generated in the down-stream processes to generate the process heat of the gasification reaction in the pulsed burners of the allothermal SPOT gasification process
3. Mechanische, physikalische Gasreinigung einschließlich Gasverdichtung3. Mechanical, physical gas purification including gas compression
4. Erzeugung von DME auf Basis Biosynthesegas 5. Erzeugung von mechanischer Energie (Äntriebsleistung) und elektrischer Energie mit DME als Einsatzstoff4. Generation of DME based on biosynthesis gas 5. Generation of mechanical energy (driving power) and electrical energy with DME as feedstock
6. Typische Leistungsdaten des INCOXIOO-Prozesses6. Typical performance data of the INCOXIOO process
7. Stromerzeugung durch Einsatz von DME im Rahmen des INCOXIOO- Prozesses7. Generation of electricity by using DME as part of the INCOXIOO process
Erzeugung der folgenden Produkte mit Biosynthesegas als Ausgangsbasis (Fig. 1)Production of the following products with biosynthesis gas as a starting point (FIG. 1)
• Methanol• methanol
• DME über die isolierte Zwischenstufe Methanol oder über die intermediäre Zwischenstufe Methanol• DME via the isolated intermediate methanol or via the intermediate intermediate methanol
• Benzin/Diesel über Methanol als isolierte oder intermediäre Zwischenstufe• Petrol / diesel via methanol as isolated or intermediate intermediate
• H2 als Einsatzstoff für Brennstoffzellen oder als Reaktant für diverse chemische Synthesen, beispielhaft Ammoniak-synthese und HarnstoffSynthese als Folgeprodukt (Dunger-herstellung) , Olefin-Synthesen, hydrierende Synthesen etc.• H2 as a feedstock for fuel cells or as a reactant for various chemical syntheses, for example ammonia synthesis and urea synthesis as a secondary product (fertilizer production), olefin syntheses, hydrogenating syntheses, etc.
• Strom (d. h. mechanische oder elektrische Energie durch direkte Verbrennung des Biosynthesegases und Nutzung in Gasturbinen oder der Verbrennung in der Infernal Combustion Box (Wärmekraftmaschine mit innerer Verbrennung) ebenfalls zur Erzeugung von mechanischer Energie und prioritar elektrischem Strom• Electricity (i.e., mechanical or electrical energy from direct combustion of the biosynthesis gas and use in gas turbines or combustion in the Infernal Combustion Box) also generating mechanical energy and prioritized electric power
• Bio-Silica zeichnet sich als umweltfreundlicher Rohstoff mit hohem Siliziumgehalt aus und wird aus der Vergasung von biogenen Agrarnebenprodukten gewonnen. Aufgrund der hochwertigen chemischen, mineralogischen und physikalischen Eigenschaften wird das aus Asche extrahierte Siliziurndioxid (SiO2) als notwendiges Hilfsmittel für die Produktion von Stahl, Keramik, Mörtel oder Zement, Dunger, Papier, Kunststoff, Kosmetik etc. benotigt. Im Folgenden werden nochmals die schon in den Patentschriften dargelegten, modular aufgebauten Prozessrouten erläutert.• Bio-silica is an environmentally friendly, high-silica raw material derived from the gasification of biogenic agricultural by-products. Due to the high-quality chemical, mineralogical and physical properties, the silicon dioxide (SiO2) extracted from ash is needed as a necessary aid for the production of steel, ceramics, mortar or cement, fertilizer, paper, plastic, cosmetics etc. In the following, the already set forth in the patents, modular process routes are explained again.
Das vorverdichtete Biosynthesegas wird im Rahmen eines Reingas- CO-Shift-Prozesses bezüglich des molaren Anteils CO/H2 so eingestellt, dass das für die weitere Synthese optimale Verhältnis erreicht wird.The pre-compressed biosynthesis gas is adjusted as part of a clean gas CO shift process with respect to the molar fraction CO / H2 so that the optimum ratio for the further synthesis is achieved.
Im Regelfall, mit Ausnahme der H2-Erzeugung, handelt es sich bei der CO-Shift um einen Teilstrom Shift. Die Prozessintegration erlaubt dabei die Minimierung des zu konvertierenden Teilstroms, um die erforderliche Gaszusammensetzung zu erreichen.As a rule, with the exception of H2 production, the CO shift is a partial flow shift. The process integration allows the minimization of the partial flow to be converted in order to achieve the required gas composition.
Das mittels seinem molaren CO/H2-Verhaltnis auf die Erfordernisse der nachfolgenden Synthese eingestellte Synthesegas wird nun zur Abscheidung des CO2-Gehaltes und verschiedener, als Katalysatorgifte wirkender Spurenstoffe (z. B. Schwefelkomponenten) einer Gasreinigungsstufe unterzogen, wie sie die in der Patentanmeldung 10 2007 004 294.0 dargestellte Gasreinigungsstufe aufzeigt. Diese Ausfuhrung ist beispielhaft für eine Reihe möglicher Prozessschaltungen, die die Funktionalitat zur Reduzierung des CO2 auf eine für die nachfolgenden Synthesen tolerablen Anteil und Entfernung der als Katalysatorgifte auftretenden Spurenstoffe erfüllen. Alternativ zu diesen Verwendungen des Synthesegases ist wegen des exorbitant hohen Wirkungsgrades von INCOX100 nach dem Two Stroke oder nach dem Four Stroke Prinzip der Einsatz aus Biosynthesegas basiertem synthetischen Treibstoff DME und nachrangig Methanol, Diesel oder Benzin sinnvoll.The synthesis gas adjusted by means of its molar CO / H 2 ratio to the requirements of the subsequent synthesis is then subjected to a gas purification stage for separating the CO 2 content and various trace substances (for example sulfur components) acting as catalyst poisons, as described in the patent application 10 2007 004 294.0 shown gas purification stage shows. This embodiment is exemplary of a number of possible process circuits that fulfill the functionality for reducing the CO2 to a tolerable for subsequent syntheses proportion and removal of trace substances occurring as catalyst poisons. As an alternative to these uses of the synthesis gas, because of the exorbitant high efficiency of INCOX100 according to the Two Stroke or the Four Stroke principle, the use of biosynthesis gas-based synthetic fuel DME and subordinated methanol, diesel or gasoline makes sense.
Als Ergebnis der Synthese von Methanol und DME tritt ein Off-Gas auf, das direkt oder nach Abtrennung von Wasserstoff aus diesem Gasgemisch z. B. durch den Pressure-Swing-Prozess direkt zur Erzeugung der für die Vergasung in den integrierten Impulsbrennern benotigten Reaktionswarme eingesetzt werden kann.As a result of the synthesis of methanol and DME, an off-gas, which occurs directly or after separation of hydrogen from this gas mixture z. B. by the pressure swing process directly to Generation of the required for the gasification in the integrated pulse combustors reaction heat can be used.
In Fig. 11 ist die Anwendung als Schiffsantrieb abgebildet, hier ein Zweitakt-Großmotor, Langsamlaufer, Drehzahlbereich um 100 rpm. Für die Anwendung als Stromerzeugungsanlage, bei einer verfugbaren Leistung der Maschinen bis 100 MW/h, sind Kraftwerksblocke bis 1.000 MW/h unproblematisch darzustellen. Diese Maschinen erreichen mit Abgasnutzung (Abgasturbine und Abgaswarmenutzung mit Dampfturbine) Wirkungsgrade deutlich über 70 %. Damit dieser hohe Anteil an mechanischer Energie für den Generator zur Verfugung steht, zeigt sich diese Kombination als das technisch überlegene Konzept im Bereich der Kraft-Warme- Kopplung für den Nutzanteil der Niedertemperatur-Warme.In Fig. 11, the application is shown as a marine propulsion, here a two-stroke large engine, slow speed, speed range around 100 rpm. For use as a power plant, with a available power of the machine up to 100 MW / h, power plant are up to 1,000 MW / h unproblematic display. With exhaust gas utilization (exhaust gas turbine and exhaust gas utilization with steam turbine), these machines achieve efficiencies well above 70%. In order for this high proportion of mechanical energy to be available for the generator, this combination proves to be the technically superior concept in the field of combined heat and power for the useful portion of low-temperature heat.
Beschreibung der Abbildungen (Figuren) :Description of the Figures (Figures):
• Fig. Ia - Ic zeigen eine Übersicht über die unterschiedlichen Prozessrouten mit der Darstellung der Erzeugung von DME und dem Einsatz dieses Treibstoffes zum Einsatz für INCOX100 zur Stromerzeugung sowie als Brennstoff für Gasturbine, Kessel und Motor im Allgemeinen.Figures 1a-1c show an overview of the different process routes showing the production of DME and the use of this fuel for use in INCOX100 for power generation and as fuel for gas turbine, boiler and engine in general.
• Fig. 2: zweistufiger SPOT-Kombi-Vergasungsprozess• Fig. 2: two-stage SPOT combined gasification process
• Fig. 3: zeigt die Schaltungsvariantenversorgung der Impulsbrenner mit Brenngas.• Fig. 3: shows the circuit variant supply of the pulse burner with fuel gas.
• Fig. 4 zeigt eine Übersicht über die Entstaubung, das Quenchen, die Kühlung und die Verdichtung.• Fig. 4 shows an overview of dedusting, quenching, cooling and compaction.
• Fig. 6 zeigt die Übersicht über die Verwendung (bzw. Einsatz) des aus Biosynthesegas hergestellten Methanols als Zwischenprodukt zur Erzeugung von synthetischen aliphatischen Kohlenwasserstoffe, der Erzeugung von DME (Dimethylether) als universellem Treibstoff und als Vorprodukt für die Synthese verschiedener Chemieprodukte.FIG. 6 shows the overview of the use (or use) of the methanol produced from biosynthesis gas as an intermediate for the production of synthetic aliphatic hydrocarbons, the production of DME (dimethyl ether) as universal fuel and as a precursor for the synthesis of various chemical products.
Fig. 7; DME Synthese aus Synthesegas der Spot-Vergasungs- ProzesseFig. 7; DME synthesis from syngas of spot gasification processes
Fig. 8: INCOX100 Strom allgemein Fig. 9: INCOX100 spezifische Leistungsdaten Fig. 10: INCOX100 Anwendung als Antrieb von Schiffen Fig. 11: INCOXlOO Ausschnitt als Beispiel Stromerzeugung stationärFig. 8: INCOX100 current in general Fig. 9: INCOX100 specific performance data Fig. 10: INCOX100 application as propulsion of ships Fig. 11: INCOXlOO Excerpt as example Power generation stationary
Detaillierte Beschreibung der Ausfuhrungsformen :Detailed description of the embodiments:
Es folgt eine Beschreibung des SPOT-Kombi-Vergasungsprozess, der Prozessroute zur Erzeugung des synthetischen Treibstoffes DME sowie diesen Einsatz im Rahmen des INCOXIOO-Prozesses sowie Gasturbine, Kessel etc. zur Stromerzeugung und/oder mechanischer (Wellen) Leistung, wie sie in Fig. Ia bis Ic ersichtlich sind.The following is a description of the SPOT combination gasification process, the process route for producing the synthetic fuel DME and this use in the context of the INCOXIOO process and gas turbine, boiler, etc. for power generation and / or mechanical (wave) power, as shown in FIG. Ia to Ic are visible.
Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist eine Erweiterung dieser Technologie, um das Spektrum der Einsatzstoffe auf biogene Einsatzstoffe ausweiten zu können, die zur Bildung eines reaktionstragen Kokses im Pyrolyseschritt der Vergasung neigen. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das aus der Wirbelschicht ausgetragene Material, eine Mischung aus Bettmatenal, Asche und Pyrolysekoks, direkt oder nach Siebung und Sichtung zur Abtrennung des Kohlenstoffes und der Feinanteile einem zweiten autotherm betriebenen, stationären oder expandierten bzw. zirkulierenden Wirbelschichtvergaser zugeführt wird, in dem mit Sauerstoff und Dampf als Vergasungsmittel der Pyrolysekoks zu Synthesegas umgesetzt wird. Dieses Produktgas, ein CO-reiches Synthesegas, wird vor der Gaskühlung dem Hauptgasstrom aus der allothermen Vergasung beigemischt, die Grobanteile der Asche in den allothermen Vergaser des SPOT-Vergasungssystems zurückgeführt, der Feinanteil - ein Naturdunger - wird ausgeschleust. In Fig. 2 ist die Schaltung des zweistufigen SPOT-Vergasungsprozesses dargestellt .The present application is an extension of this technology in order to be able to expand the spectrum of starting materials to biogenic starting materials, which tend to form a reaction coke in the pyrolysis step of the gasification. The process is characterized in that the material discharged from the fluidized bed, a mixture of bed material, ash and pyrolysis coke, is fed directly to a second autothermally operated, stationary or expanded or circulating fluidized bed gasifier after screening and sifting to remove the carbon and fines is reacted in which with oxygen and steam as a gasification agent of the pyrolysis coke to synthesis gas. This product gas, a CO-rich synthesis gas, becomes the main gas stream from allothermal gasification before gas cooling added, the coarse fractions of the ashes in the allothermal carburetor of SPOT gasification system returned, the fines - a natural hunger - is discharged. In Fig. 2, the circuit of the two-stage SPOT gasification process is shown.
Die folgende Beschreibung ist beispielhaft für die Anordnung einer zweiten Vergasungsstufe parallel zu einem SPOT-allothermen Vergaser. Die Wahl des Durchsatzes und des Durchsatz- verhaltnisses zwischen allothermer Vergasung und autothermen Vergasung ist frei und hangt von den spezifischen Einsatzbedingungen, d. h. von den eingesetzten biogenen Einsatzstoffen ab. Die vorliegende Erfindung erlegt hier keine Einschränkungen bezuglich des Durchsatzverhaltnisses der beiden Vergasungstypen.The following description is exemplary of the arrangement of a second gasification stage in parallel with a SPOT allothermal gasifier. The choice of throughput and throughput ratio between allothermal gasification and autothermal gasification is free and depends on the specific conditions of use, i. H. from the biogenic input materials used. The present invention does not impose restrictions on the flow rate ratio of the two gasification types.
Der Einsatzstoff Power Greemes wird dem Vergasungssystem bevorzugt m der ersten Stufe dem allothermen SPOT Vergaser mit integrierter Prozesswarmeerzeugung durch Impulsbrenner aufgegeben (Details siehe eingangs erwähnte SPOT Patentanmeldungen) . Das entstehende Produktgas, das Biosynthesegas, wird nach grober Entstaubung in einer Gaskühlung und einer ersten Feinentstaubung zugeführt, um über Gas-Quenche und Verdichtung in die Down Stream Prozesse zu gelangen.The feedstock Power Greemes is the gasification system preferably m the first stage the allothermal SPOT carburetor with integrated process heat generation impulse burner abandoned (details see the aforementioned SPOT patent applications). The resulting product gas, the biosynthesis gas, is fed after rough dedusting in a gas cooling and a first fine dedusting to get over gas quenching and compression in the down stream processes.
Die mit dem Einsatzstoff eingetragene Asche wird zusammen mit nicht umgesetztem Pyrolysekoks, im Falle von Einsatzstoffen mit Bildung reaktionstragen Pyrolysekokses, ausgetragen und in der Ascheaufbereitung gesiebt und/oder gesichtet, so dass die kohlenstoffreiche (oder die gesamte) Fraktion in die zweite Vergasungsstufe des Vergasungsprozesses transportiert wird.The ash introduced with the feedstock is discharged together with unreacted pyrolysis coke, in the case of feedstocks with formation reaction pyrolysis coke, and sieved and / or sifted in the ash processing so that the carbon-rich (or the entire) fraction is transported to the second gasification stage of the gasification process becomes.
In dieser Stufe, die nach dem Prinzip der expandierten oder zirkulierenden Wirbelschicht arbeitet, wird mit Sauerstoff/ Dampf als Vergasungsmi ttel bei Temperaturen bis 1.5000C der Pyrolysekoks zu einem CO-reichen (wegen des niedrigen H2- Gehaltes des Einsatzstoffes) Synthesegas umgesetzt. Es ist Teil des Prozesses diesem Koks, dessen autotherme Vergasung bei höheren Temperaturen das eigentliche Ziel dieser Prozessstufe ist, die originalen Einsatzstoffe, soweit das aus Gründen der Vergasungsprozesse (Masse- und Warmebilanz, Mindestdurchsatz) notwendig ist, beizumischen. Dieser zweite Vergaser wird mit einem inerten Bett betrieben, wobei das Material auf die gegenüber der ersten Stufe deutlich höheren Vergasungstemperatur ausgewählt sein muss, also unter diesen Bedingungen weder Agglomeration, Verbackungen oder Sticking unterliegen darf. Die Vergasungsmittelverteilung erfolgt über das aus der SPOT- allothermen Stufe bewahrte Verteilungssystem, die Rückführung des Bettmaterials aus dem expandierten Wirbelbett erfolgt über Zyklon (hochbeladener) mit dynamischer Abdichtung auf der Feststoffseite durch eine Sperrstrecke.In this stage, which operates on the principle of the expanded or circulating fluidized bed, with oxygen / Steam as gasification medium at temperatures up to 1,500 0 C of the pyrolysis coke to a CO-rich (because of the low H2 content of the feedstock) synthesis gas implemented. It is part of the process of this coke, whose autothermal gasification at higher temperatures is the actual goal of this process stage, the original input materials, where necessary for reasons of gasification processes (mass and heat balance, minimum throughput), mix. This second gasifier is operated with an inert bed, wherein the material must be selected to the gasification temperature significantly higher than the first stage, so under these conditions may not be subject to agglomeration, caking or sticking. The distribution of the gasification agent takes place via the distribution system preserved from the SPOT allothermal stage, the return of the bed material from the expanded fluidized bed takes place via cyclone (high-loaded) with dynamic sealing on the solids side through a barrier section.
Das Produktgas wird beispielhaft dem in der allothermen Vergasung gebildeten Biosynthesegas zugeführt und dann als Einheit genutzt. Die separate Verwendung ist ebenfalls Teil dieser vorliegenden Erfindung, ist aber für die praktische Anwendung von untergeordnetem Interesse.The product gas is supplied by way of example to the biosynthesis gas formed in the allothermal gasification and then used as a unit. The separate use is also part of this present invention, but is of secondary interest for practical use.
Die Nutzung von Restgasen (Off- oder Purge-Gasen) der Folgeprozesse ( Down-Stream-Prozesse) als Brennstoff für die Impulsbrenner wird im Folgenden beschrieben.The use of residual gases (off- or purge gases) of the downstream processes (down-stream processes) as fuel for the pulse burners is described below.
Die Ausfuhrung des SPOT-Kombi-Vergasungsprozesses erlaubt den Einsatz der bei den innerhalb der im Folgenden beschriebenen Prozess-Routen entstehende, heizwertreichen Off-Gasen, wie sie bei besagten Prozessen als Restgase oder Purge-Gase von Kreislaufen anfallen, als Brennstoff für das Impulsbrenner- System (Impulsbrenner und integrierte Pilotbrenner) einzusetzen. Ergebnis dieser Maßnahme ist die Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades der Prozessschritte und die optimale Nutzung des eingesetzten, nachwachsenden Rohstoffes . Das heizwertreiche Off-Gas wird zur Erzeugung der notwendigen Reaktionswarme der Vergasungsreaktionen genutzt. Die Impulsbrenner und die integrierten Pilotbrenner sind zu diesem Zwecke mit mehreren unabhängigen Versorgungsstrangen für die unterschiedlichen Brenngase und Abgase ausgerüstet. Durch diese Einbindung der Off-Gase werden die Prozesse zu einem integrierten Element des SPOT-Kombi-Vergasungsprozesses, die Prozessschritte zu einer direkt unverwechselbar verbundenen Einheit (siehe Fig. 3 Schaltungsvarianten, Versorgung der Impulsbrenner mit Brenngas) . Eine weitere mögliche Variante ist die Verwendung dieser Off-Gase als Brenngase der Impulsbrenner, nachdem diese z. B. durch Abtrennung von H2 , das als Reaktant z. B. in der Methanolsynthese eingesetzt werden kann, aufbereitet wurden .The execution of the SPOT combined gasification process allows the use of the high-calorie off-gases, which are produced as residual gases or purge gases of cycles in the processes described below, as fuel for the impulse burner. System (pulse burner and integrated pilot burner) use. The result of this measure is the increase in the overall efficiency of the process steps and the optimal use of the renewable raw material used. The high calorific off-gas is used to generate the necessary reaction heat of the gasification reactions. The pulse burners and the integrated pilot burners are equipped for this purpose with several independent supply lines for the different fuel gases and exhaust gases. Through this integration of the off-gases, the processes become an integrated element of the SPOT combined gasification process, the process steps to a directly unmistakably connected unit (see Fig. 3 circuit variants, supplying the pulse burner with fuel gas). Another possible variant is the use of these off-gases as fuel gases of the pulse burner, after these z. B. by separation of H2, the reactant z. B. can be used in the synthesis of methanol, were prepared.
Die technische Ausrüstung erlaubt für das Anfahren den Normalbetrieb der Vergasungsanlage mit Bio-Synthesegas, Erdgas und Propan sowie den verschiedenen Abgasen der Folgeprozesse. Das Konzept erlaubt auch bei parallel geschalteten Vergasern das Anfahren mit Hilfe von Bio-Synthesegas aus den parallelen Vergasern. Als Erweiterung des Einsatzspektrums der zum Anfahren der Vergaser benotigten Einsatzstoffe (Brennstoffe der Impulsbrenner) ist auch der Einsatz des aus Bio-Synthesegas erzeugten DME (Dimethylether) möglich und im Sinne dieser Erfindung .The technical equipment allows for starting the normal operation of the gasification plant with bio-synthesis gas, natural gas and propane and the various exhaust gases of the subsequent processes. The concept also allows starting with the help of bio-synthesis gas from the parallel carburettors, even with parallel carburettors. As an extension of the range of use required for starting the carburetor starting materials (fuels of the pulse burner) and the use of the generated from bio-synthesis gas DME (dimethyl ether) is possible and within the meaning of this invention.
Der Einsatz einer mechanischen Gasreinigung und Feinentstaubung mittels Multizyklon und Sintermetallfilter (Gaskonditiσnierung vor Verdichtung des Bio-Synthesegases) ist dabei vorgesehen. Es ist eine Verdichtung des Bio-Synthesegases und m Folge aus thermodynamischen und maschinentechnischen Erfordernissen heraus die Abkühlung des Produktgases auf einen Temperaturbereich vorzugsweise unter 100 0C erforderlich. In diesem Temperaturbereich kondensieren, insbesondere im Anfahrbetrieb, die in Spuren im Bio-Synthesegas vorhandenen kondensierbaren Kohlenwasserstoffe aus.The use of a mechanical gas cleaning and fine dedusting by means of multi-cyclone and sintered metal filter (Gaskonditiσnierung before compression of the biosynthesis gas) is provided. It is a compression of the biosynthesis gas and, in consequence of thermodynamic and mechanical requirements, the cooling of the product gas to a temperature range preferably below 100 0 C required. In this temperature range, condensable hydrocarbons present in traces in the biosynthesis gas condense, in particular during startup operation.
Das folgend beschriebene Konzept, die mechanische Reinigung des Bio-Synthesegases in der beschriebenen Prozessstufe (Fig. 4) und die Kühlung in der bevorzugt mit Ol, Bio-Diesel oder anderen geeigneten Wasch- und Kuhlmedien betriebenen Prozessstufe gewahrleistet die erforderliche Reinheit und die notwendige Kühlung. Das Konzept vermeidet dabei den Anfall technische nicht nutzbarer Reststoffströme . Die Details dieser Erfindung sind in den Patentanmeldungen 10 2007 004 294.0 und 10 2006 017 353.8 erläutert .The concept described below, the mechanical purification of the biosynthesis gas in the described process stage (FIG. 4) and the cooling in the process stage preferably operated with oil, bio-diesel or other suitable washing and cooling media ensures the required purity and the necessary cooling , The concept avoids the accumulation of technically unusable waste streams. The details of this invention are explained in patent applications 10 2007 004 294.0 and 10 2006 017 353.8.
Daraufhin erfolgt eine Gasverdichtung auf die für die Folgeprozesse notwendigen Druckstufen. Die Verdichtung der Prozessstufen richtet sich nach den Anforderungen der nachfolgenden Prozesse und wird dann erforderlich, wenn der Prozessdruck dieser nachfolgenden Prozessstufe über dem der Vergasung liegt. Diese Stufe kann direkt in die Prozessstufe integriert oder separat ausgeführt werden. Im Einzelnen lassen sich diese Prozesse wie folgt beschreiben:This is followed by gas compression to the pressure stages necessary for the subsequent processes. The compression of the process stages depends on the requirements of the following processes and becomes necessary when the process pressure of this subsequent process stage is above that of the gasification. This stage can be integrated directly into the process stage or executed separately. In detail, these processes can be described as follows:
• Folgeprozesse auf dem Druckniveau der Vergasungseinheit: Drucklose und nahe atmosphärische Prozesse, wie die Verbrennung des Produktgases in Kesseln oder die Feuerung von Industrieofen (z. B. Drehrohrofen zur Herstellung von gebranntem Kalk, Zementofen etc.) β Folgeprozesse mit erhöhtem Druck• Subsequent processes at the pressure level of the gasification unit: Pressure-free and near-atmospheric processes, such as the combustion of the product gas in boilers or the firing of an industrial furnace (eg rotary kiln for the production of quick lime, cement kiln, etc.) β Follow-up processes with increased pressure
• Prozesse mit integrierten Verdichtern (z. B. Turboladern) : Als Beispiel sei hier der Einsatz des Bio-Synthesegases in Gasturbinen angezeigt. • Prozesse mit externer Verdichtung, um den Synthesegasvordruck auf die für die nachfolgenden Prozesse notwendigen Reaktionsdruck zu heben. Hierzu der Einsatz in Syntheseanlagen, die im Regelfall bei einem Druckniveau im Bereich 20 bis 30 bar a betrieben werden.• Processes with integrated compressors (eg turbochargers): As an example, the use of bio-synthesis gas in gas turbines is indicated here. • External compression processes to increase the synthesis gas pressure to the reaction pressure required for subsequent processes. For this purpose, the use in synthesis systems, which are usually operated at a pressure level in the range 20 to 30 bar a.
Ein weiterer Aspekt ist die Produktion von Synthesegas zur Energieerzeugung (Wasserstoff), synthetischen Treibstoffen wie DME und Chemie-Produkten über direkte Synthese oder mit Methanol als Zwischenstufe, wie bereits angemeldet. Eines der wichtigsten Folgeprodukte des Biosynthesegases im Hinblick auf den Einsatz als Treibstoff ist DME ( Dimethylether) . Dieses Produkt ist zum einen über das isolierte Methanol der Methanolsynthese zuganglich oder über die intermediäre Stufe Methanol, ohne dessen Isolierung. In der Abbildung Fig. 7 ist ein Überblick über die Prozessroute der DME-Erzeugung aus Biosynthesegas gegeben. Neben der CO-Konvertierung, der Gaswasche, umfassen die Prozess-Routen jeweils die gesamte Gaserzeugung nach dem SPOT- Verfahren oder dem SPOT-Kombi-Vergasungsprozess mit den Reinigungsstufen und der Verdichtung.Another aspect is the production of synthesis gas for power generation (hydrogen), synthetic fuels such as DME and chemical products via direct synthesis or with methanol as an intermediate, as already announced. One of the most important derivatives of biosynthesis gas for use as fuel is DME (dimethyl ether). This product is on the one hand on the isolated methanol methanol synthesis accessible or via the intermediate stage methanol, without its isolation. FIG. 7 shows an overview of the process route of DME production from biosynthesis gas. In addition to the CO conversion, the gas wash, the process routes each include the entire gas generation according to the SPOT process or the SPOT combined gasification process with the purification stages and the compression.
Die folgende Beschreibung konzentriert sich auf Fig. 7, und insbesondere auf die Produktion von DME (beispielhaft dargestellt als Folgeprodukt des in der Methanolsynthese hergestellten Methanols) und dessen Verwendung als Treibstoff für die Anwendungsfalle für INCOX100, Gasturbine und der Vollständigkeit halber Dampfkessel.The following description focuses on Figure 7, and in particular on the production of DME (exemplified as a byproduct of the methanol produced in methanol synthesis) and its use as fuel for the application trap for INCOX100 gas turbine and completeness steam boilers.
Weitere Prozesse, wie die verschiedenen Prozesse zur Herstellung von H2 einschließlich dessen Einsatz in Brennstoffzellen, die Erzeugung von Ammoniak und darauf basierende Folgeprodukte wie das Düngemittel Harnstoff, der Fischer-Tropsch-Prozess mit seinen Varianten und Folgeprodukten wurden bereits als Patent angemeldet (Patentanmeldung 10 2007 004 294.0), so dass hier auf eine weitere Erläuterung verzichtet wird.Other processes, such as the various processes for the production of H2 including its use in fuel cells, the production of ammonia and derived products such as the fertilizer urea, the Fischer-Tropsch process with its variants and secondary products have already been patented filed (patent application 10 2007 004 294.0), so that is waived further explanation.
Wesentlich ist hier die auf der Methanolsynthese aufbauende, schon in der o. g. Patentanmeldung erwähnten Synthese des DME aus Methanol, hervorzuheben. Dieser selektiv, mit hohem Umsatz verlaufende Prozess, ist in zwei Varianten verfugbar. Einmal über das isolierte (kondensierte Methanol) und direkt über das Produktgas der Methanolsynthese über das gasformige Methanol. Beides sind katalytische Prozesse.Essential here is the building on the methanol synthesis, already in the o. G. To emphasize the patent application mentioned synthesis of DME from methanol. This selective, high-turnover process is available in two variants. Once via the isolated (condensed methanol) and directly via the product gas of the methanol synthesis via the gaseous methanol. Both are catalytic processes.
Die folgende Beschreibung der DME-Synthese auf der Basis Biosynthesegas folgt der Darstellung in Fig. 7.The following description of DME synthesis based on biosynthesis gas follows the illustration in FIG. 7.
Das Biosynthesegas wird nach der Verdichtungsstufe mit einem Druck von ca. 20 bar a zur Entfernung von Spuren der Schwefelverbindungen (H2S e. a.) einer Grobentschwefelung unterzogen. Die im Biosynthesegas vor diesem Prozess enthaltenen Schwefelspuren werden z. B. durch Kontakt mit einer Eisen- Chelat-Losung absorbiert und katalytisch zu Schwefel oxidiert, um dann beispielhaft in einem speziellen Teilstrom CO-Shift - Prozesse einer Hochtemperatur CO-Shift - konvertiert zu werden. Nach dieser Konvertierung ist das molare Verhältnis H2/CO eingestellt, nach Entfernung des Hauptanteils des CO2-Gehaltes in einem chemischen Waschprozess und eines zum Schutz des Katalysators eingesetzten Catch-Potts (Zinkoxid-Katalysator) sind die Bedingungen für die nachfolgenden Prozesse Methanolsynthese und dem Folgeprozess der DME-Synthese erfüllt.The biosynthesis gas is subjected to coarse desulphurisation after the compression stage at a pressure of about 20 bar a to remove traces of sulfur compounds (H 2 S e.a.). The sulfur traces contained in the biosynthesis gas before this process are z. B. absorbed by contact with an iron chelate solution and catalytically oxidized to sulfur, and then for example in a special partial flow CO-shift - processes of a high-temperature CO shift - to be converted. After this conversion, the molar ratio H2 / CO is set, after removal of the main portion of the CO2 content in a chemical washing process and a catalyst pot used to protect the catalyst (zinc oxide catalyst), the conditions for subsequent processes methanol synthesis and the subsequent process the DME synthesis met.
Nach weiterer Verdichtung des konvertierten, von C02 und Spurenstoffen befreiten Synthesegases, wird dieses dem Kreislaufgasstrom und dem aus den Off (Purge) -Gasen der Methanolsynthese z. B. durch einen Pressure Swing Prozess abgetrennten Wasserstoffes beigemischt und der Methanolsynthese zugeleitet. Das in dieser Synthese gewonnene Rohmethanol wird anschließend m einer weiteren Prozessstufe zu DME umgesetzt.After further compression of the converted, freed of C02 and trace gases synthesis gas, this is the circulation gas stream and from the off (purge) gases of the methanol synthesis z. B. separated by a pressure swing process separated hydrogen and methanol synthesis fed. The crude methanol obtained in this synthesis is subsequently converted into DME in a further process stage.
Aus der Methanolsynthese wird zur Gleichgewichtsemstellung, das heißt Begrenzung des Anteils nicht umselzbarer Komponenten, das Purge-Gas abgetrennt, das nach Abtrennung des Wasserstoffanteils dem SPOT-Vergasungsprozess zur Erzeugung der Prozesswarme zugeführt wird.From the methanol synthesis, the purge gas is separated for equilibration, that is limiting the proportion of non-recyclable components, which is supplied after separation of the hydrogen content of the SPOT gasification process for generating the process heat.
Die Stromerzeugung aus biogenen Einsatzstoffen, allothermer Vergasung im SPOT-Vergasungsverfahren und direkter Verbrennung des konditionierten Gases nach Gasreinigung, Verdichtung und eventueller Kühlung sowie m der/den Brennkammer/n der Gasturbine, im Kessel, in direkt befeuerten Industrieofen und m Verbrennungsmotoren (Großmotore) wurde m der Patentanmeldung 10 2007 004 294.0 ausführlich beschrieben.The power generation from biogenic feedstocks, allothermal gasification in the SPOT gasification process and direct combustion of the conditioned gas after gas cleaning, compression and possibly cooling and m the combustor / s of the gas turbine, in the boiler, in directly fired industrial furnace and m internal combustion engines (large engines) was m the patent application 10 2007 004 294.0 described in detail.
Mit dem synthetischen Treibstoff DME auf Basis Biosynthesegas steht allerdings ein klimaneutraler Einsatzstoff zur Verfugung, der durch Einsatz m Kessel und Gasturbine - wie industrieller Wärmequelle zur dezentralen Warmeerzeugung - im INCOXIOO-Prozess zur Erzeugung von elektrischem Strom und als Antrieb z. B. von Schiffen, als Treibstoff in Fahrzeugen und als Substitut für Flüssiggas zur Verfugung. Diese Anwendungen sind m der Abbildung Fig. Ic aufgeführt.With the synthetic fuel DME based on biosynthesis gas, however, is a climate-neutral feed available, by m boiler and gas turbine - such as industrial heat source for decentralized heat production - INCOXIOO process for the production of electric power and as a drive z. As ships, as a fuel in vehicles and as a substitute for liquefied gas available. These applications are listed in Figure Ic.
In der vorliegenden Erfindung wird der Einsatz des auf Basis des Biosynthesegases hergestellten Produktes im Rahmen des INCOX100- Prozesses beschrieben.In the present invention, the use of the product based on the biosynthesis gas is described in the context of the INCOX100 process.
INCOXlOO ist ein Prozess, dessen Kernstuck die Internal Combustion Box darstellt. Diese Internal Combustion Box ist ein Verbrennungsaggregat mit interner Verbrennung, integrierter Verbrennungs Iu f t verdi chtung und Abgasexpansion. Diese Vorrichtung steht m Zwei- und Viertakt-Äusfuhrung bis zu Leistungsgroßen von 100 MW/h el . zur Verfugung. In beiden Fallen wird die Energie des Rauchgasstromes der Verbrennung nach der internen Expansion mittels Abgasturbine und durch Abwarrnenutzung, Dampferzeugung und Nutzung in Dampfturbine sowie optional mittels Warmekraftkopplung zur Erzeugung von mechanischer Energie und/oder Strom genutzt. Anwendung dieser Technologie im Bereich der Stromerzeugung fuhrt ohne Probleme durch die technisch verfugbare Modulleistung von 100 MW/h zu möglichen Stromerzeugungsanlagen (INCOX100-Kraftwerke) von 1.000 MW/h und mehr.INCOX100 is a process whose core piece is the Internal Combustion Box. This Internal Combustion Box is a combustion unit with internal combustion, integrated combustion control and exhaust expansion. This device is available with two- and four-stroke operation up to Outputs of 100 MW / h el. available. In both cases, the energy of the flue gas stream of combustion after internal expansion by exhaust gas turbine and by Abwarrnenutzung, steam generation and use in steam turbine and optionally used by means of thermal power coupling for generating mechanical energy and / or electricity. Application of this technology in the field of power generation leads without problems by the technically available module capacity of 100 MW / h to possible power generation plants (INCOX100-power plants) of 1,000 MW / h and more.
Weiterer wesentlicher Aspekt des INCOXIOO-Prozesses ist die Aufladung der Verbrennungsluft zur Erzielung eines optimalen Wirkungsgrades der Maschine, das Erreichen eines hohen, technisch erzielbaren Innendruckes, der wahrend der Verbrennung zu Beginn des Arbeitstaktes auftritt, die Nutzung der Energie der Rauchgase nach der Verbrennung durch Abgasturbine (Expansionsturbine, die einmal die Verbrennungsluft verdichtet und die restliche Expansionsarbeit zum Antrieb eines Generators einsetzt), und darüber hinaus die Enthalpie der Verbrennungsgase/Rauchgase) zur Dampferzeugung zu nutzen.Another essential aspect of the INCOXIOO process is the charging of the combustion air to achieve optimum efficiency of the engine, the achievement of a high, technically achievable internal pressure, which occurs during combustion at the beginning of the power stroke, the use of the energy of the flue gases after combustion by exhaust gas turbine (Expansion turbine, which once compresses the combustion air and uses the rest of the expansion work to drive a generator), and beyond the enthalpy of the combustion gases / flue gases) to use for steam generation.
Zusatzlich ist die Auskopplung von Warme zu Heizzwecken (Warme- Kraft-Kopplung) vorgesehen. Dieser Prozess erreicht mit der beschriebenen Abgasnutzung mechanische Wirkungsgrade deutlich über 70 %. Mit integrierter Warme-Kraft-Kopplung lasst sich, zumindest theoretisch, dieser Wirkungsgrad nochmals um über 15 Wirkungsgradpunkte steigern. Dieses erfindungsgemaße Konzept mit Warme-Kraft-Kopplung zeichnet sich durch den hohen mechanischen Wirkungsgrad (indiziert damit den sehr hohen elektrischen Wirkungsgrad) aus, der um den Faktor zwei über dem derzeitiger Kraftwerke liegt. Es ist das technische Top-Konzept im Bereich der Kraft-Warme-Kopplung, da hier der Nutzanteil Nieder- temperatur/Wärme für Heizungszwecke geringer ist, die aber nicht permanent abgenommen werden muss. In addition, the extraction of heat for heating purposes (heat and power coupling) is provided. This process achieves mechanical efficiencies well over 70% with the described exhaust gas utilization. With integrated heat and power coupling, this efficiency can be increased, at least theoretically, by more than 15 efficiency points. This inventive concept with heat and power coupling is characterized by the high mechanical efficiency (thus indicating the very high electrical efficiency), which is a factor of two above the current power plants. It is the technical top concept in the field of combined heat and power, as the useful temperature / heat for heating purposes is lower, but does not have to be permanently removed.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von Biosynthesegasen und/oder synthetischem Treibstoff, insbesondere DME ( Dimethylether) und/oder Bio-Silica, unter Einsatz biogener Einsatzstoffe, umfassend die Schritte:1. A process for the production of biosynthesis gases and / or synthetic fuel, in particular DME (dimethyl ether) and / or bio-silica, using biogenic starting materials, comprising the steps:
- allotherme Vergasung des biogenen Einsatzstoffes mithilfe von Impulsbrennern zur integrierten Erzeugung von Prozesswarme in einem Wirbelschichtvergaser;- Allothermal gasification of the biogenic feedstock using pulse burners for the integrated generation of process heat in a fluidized bed gasifier;
- Vergasung von reaktionstragem Pyrolysekoks aus der ersten Vergasungsstufe in einer zweiten, Vergasungsstufe, die vorzugsweise parallel arbeitet, die nach dem Prinzip der expandierten oder zirkulierenden Wirbelschicht arbeitet, mittels Sauerstoff/Dampf als Vergasungsmittel- Gasification of reaction pyrolysis pyrolysis from the first gasification stage in a second, gasification stage, which preferably operates in parallel, which operates on the principle of expanded or circulating fluidized bed, by means of oxygen / steam as a gasification agent
- Zusammenfuhren zumindest eines Teiles der Vergasungsprodukte aus den beiden Vergasern für die gemeinsame Weiterverarbeitung.- bringing together at least part of the gasification products from the two carburetors for joint further processing.
2. Das Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das ausgetragene Material einer Siebung und/oder Sichtung zur Abtrennung des Kohlenstoffes und/oder der Feinanteile zur Isolierung des m der Asche enthaltenen Bio-Silikates unterzogen wird.2. The method according to the preceding claim, wherein the discharged material is subjected to a screening and / or screening for the separation of the carbon and / or the fines for the isolation of the m ash contained in the bio-silicate.
3. Das Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Grobanteile der Asche in den allothermen Vergaser zurückgeführt werden und/oder der Fexnanteil der Asche als ein hochwertiges Bio-Silikat-Produkt ausgeschleust wird . 3. The method according to one or more of the preceding claims, wherein the coarse fractions of the ashes are recycled to the allothermal gasifier and / or the Fexnanteil of the ash is discharged as a high quality biosilicate product.
4. Das Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Weiterverarbeitung der Biosynthesegase einen oder mehrere der folgenden Schritte umfasst:4. The method according to one or more of the preceding claims, wherein the further processing of the biosynthesis gases comprises one or more of the following steps:
- In-Situ-Entschwefelung- In-situ desulfurization
- Heißgas-Reinigung- Hot gas cleaning
- Entfernung von Halogenen durch Adsorption- Removal of halogens by adsorption
- ein- oder mehrstufige Feinreinigung mit Multizyklon und Sintermetallfilter- Single or multi-stage fine cleaning with multicyclone and sintered metal filter
- Einsatz einer Quenche, durch die mittels einer nicht wassrigen Waschflussigkeit Spuren von kondensierbaren aliphatischen und/oder aromatischen Kohlenwasserstoffen ausgewaschen werden- Using a quench, are washed out by means of a non-aqueous washing liquid traces of condensable aliphatic and / or aromatic hydrocarbons
- Gaskühlung für die nachfolgenden Verdichterstufen- Gas cooling for the subsequent compressor stages
5. Das Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei aus dem erzeugten Biosynthesegas über die Zwischenstufe Methanol Dimethylether (DME) erzeugt wird.5. The method according to one or more of the preceding claims, wherein from the generated biosynthesis gas via the intermediate stage methanol dimethyl ether (DME) is produced.
6. Das Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der in der allothermen Vergasung gebildete reaktionstrage Pyrolysekoks (auf Grundlage des biogenen Einsatzmaterials) in einer zweiten Vergasungsstufe mit einem Sauerstoff- /Dampfgemisch als Vergasungsmittel umgesetzt wird.6. The method according to one or more of the preceding claims, wherein the reaction-pyrolysis coke formed in the allothermal gasification (based on the biogenic feedstock) is reacted in a second gasification stage with an oxygen / vapor mixture as a gasifying agent.
7. Das Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei vorverdichtetes Biosynthesegas im Rahmen eines Reingas-CO-Shift-Prozesses bezuglich des molaren Anteils CO/H2 so eingestellt wird, dass für die weitere Synthese optimale Verhaltnisse erreicht werden.7. The method according to one or more of the preceding claims, wherein pre-compressed biosynthesis gas in the context of a pure gas CO-shift process with respect to the molar fraction CO / H2 is adjusted so that optimal conditions are achieved for the further synthesis.
8. Vorrichtung zur Herstellung von Biosynthesegasen und/oder synthetischem Treibstoff, insbesondere DME (Dimethyiether ) , unter Einsatz biogener Einsatzstoffe, umfassend die Komponenten : - Allothermer Wirbelschichtvergaser zur Vergasung des biogenen Einsatzstoffes mithilfe von Impulsbrennern zur integrierten Erzeugung von Prozesswarme ;8. Apparatus for the production of biosynthesis gases and / or synthetic fuel, in particular DME (dimethyiether), using biogenic starting materials, comprising the components: - Allothermal fluidized bed gasifier for the gasification of the biogenic feedstock by means of pulse burners for the integrated generation of process heat;
- Weiterer Vergaser, der vorzugsweise parallel angeordnet ist, nach dem Prinzip der expandierten oder zirkulierenden Wirbelschicht als zweiter Vergaser zur Vergasung von reaktionstragem Pyrolysekoks aus der ersten Vergasungsstufe mittels Sauerstoff/Dampf als Medium- Another carburetor, which is preferably arranged in parallel, according to the principle of the expanded or circulating fluidized bed as a second gasifier for the gasification of reaction-pyrolysis coke from the first gasification stage by means of oxygen / steam as a medium
- Vorrichtungen zum Zusammenfuhren mindestens eines Teiles der Vergasungsprodukte aus den beiden Vergasern für die gemeinsame Weiterverarbeitung- Means for bringing together at least a part of the gasification products from the two carburetors for the common further processing
9. Die Vorrichtung nach dem vorhergehenden Vorrichtungsanspruch, wobei Mittel vorhanden sind, die das ausgetragene Material einer Siebung und/oder Sichtung zur Abtrennung des Kohlenstoffes und/oder der Femanteile zur Isolierung des in der Asche enthaltenen Bio-Silikates unterziehen.9. The apparatus of the preceding apparatus claim, wherein there are means for subjecting the discharged material to screening and / or sifting to separate the carbon and / or feme portions to isolate the bio-silicate contained in the ash.
10. Die Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Vorrichtungsanspruche, wobei Mittel vorhanden sind, die die Grobanteile der Asche in den allothermen Vergaser zurückfuhren und/oder die den Feinanteil der Asche als ein hochwertiges Bio-Silikat-Produkt ausschleusen.10. The device according to one or more of the preceding device claims, wherein means are provided which return the coarse fractions of the ashes to the allothermal gasifier and / or which discharge the fines of the ash as a high quality biosilicate product.
11. Die Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Vorrichtungsanspruche, wobei die Weiterverarbeitung der Biosynthesegase durch eines oder mehreren der folgenden Mittel erfolgt:11. The device according to one or more of the preceding device claims, wherein the further processing of the biosynthesis gases is carried out by one or more of the following means:
- Mittel zur In-Situ-Entschwefelung- In-situ desulphurisation agent
- Mittel zur Heißgas-Reinigung- means for hot gas cleaning
- Mittel zur Entfernung von Halogenen durch Adsorption- means for the removal of halogens by adsorption
- Mittel zur ein- oder mehrstufigen Feinreinigung mit Multizyklon und Sintermetallfilter - Quenche, durch die mittels einer nicht wassrigen Waschflussigkeit Spuren von kondensierbaren aliphatischen und/oder aromatischen Kohlenwasserstoffen ausgewaschen werden .- Means for single or multi-stage fine cleaning with multicyclone and sintered metal filter - Quenching, are washed out by means of a non-aqueous Waschflussigkeit traces of condensable aliphatic and / or aromatic hydrocarbons.
- Mittel zur Gaskühlung für die nachfolgenden Verdichterstufen- means for gas cooling for the subsequent compressor stages
12. Die Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Vorrichtungsanspruche, wobei Mittel vorhanden sind, die aus dem erzeugten Biosynthesegas über die Zwischenstufe Methanol Dirnethylether (DME) erzeugen.12. The device according to one or more of the preceding device claims, wherein means are present which produce from the biosynthesis gas generated via the intermediate methanol Dirnethylether (DME).
13. Die Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Vorrichtungsanspruche, wobei der in den allothermen Vergasern gebildete reaktionstrage Pyrolysekoks in einer zweiten Vergasungsstufe mit nach dem Prinzip der expandierenden oder zirkulierenden Wirbelschicht arbeitenden Vergasern mittels Sauerstoff /Dampf als Vergasungsmittel umgesetzt wird.13. The apparatus according to one or more of the preceding device claims, wherein the reaction-inert pyrolysis coke formed in the allothermal gasifiers is reacted in a second gasification stage with carburetors operating on the principle of the expanding or circulating fluidized bed by means of oxygen / steam as the gasification agent.
14. Die Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Vorrichtungsanspruche, wobei Mittel vorhanden sind, die vorverdichtetes Biosynthesegas im Rahmen eines Reingas-CO- Shift-Prozesses bezuglich des molaren Anteils CO/H2 so einstellen, dass das für die weitere Synthese optimale Verhältnis erreicht wird.14. The device according to one or more of the preceding device claims, wherein means are present, the precompressed biosynthesis gas in the context of a clean gas CO shift process with respect to the molar fraction CO / H2 adjusted so that the optimum ratio for the further synthesis is achieved ,
15. Verwendung einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Vorrichtungsanspruche zur Erzeugung von Kraftstoff für einen Zweitaktmotor oder Viertaktmotor, insbesondere auf einem Schiff.15. Use of a device according to one or more of the preceding device claims for the production of fuel for a two-stroke engine or four-stroke engine, in particular on a ship.
16. Die Verwendung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass DME oder Synthesegas für, vorzugsweise eine INCOXlOO (Internal Combustion Box) , m einer Zweitakt- Ausfuhrung zur Stromerzeugung verwendet wird.16. The use according to the preceding claim, characterized in that DME or synthesis gas for, preferably an INCOX100 (Internal Combustion Box) is used for power generation in a two-stroke version.
17. Die Verwendung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die auf Grundlage der Synthesegaserzeugung gewonnene Asche der Herstellung von Bio-Silica dient . 17. The use according to the preceding claim, characterized in that the ash obtained on the basis of synthesis gas production is used to produce bio-silica.
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